项目名称: 极低雷诺数下超微型旋翼桨叶仿生运动流动控制机理研究

项目编号: No.11302164

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2014

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 刘振

作者单位: 西安交通大学

项目金额: 28万元

中文摘要: 对超微型飞行器飞行机理的研究表明,超微型旋翼推进性能随着雷诺数的减小而急剧下降,如何改善旋翼的推进性能是超微型飞行器设计的一个难题。我们对极低雷诺数下二维桨叶翼型的研究发现,对该翼型采用绕桨轴的仿生运动控制,会使翼型周围的流动发生变化,提升翼型的气动特性。据此,本项目拟借助于桨叶沿桨轴的仿生运动,达到对极低雷诺数下超微型旋翼桨叶周围流动控制的目的,以提高旋翼的推进特性。通过理论分析、实验测试及二者的结合,揭示流动控制的机理:首先采用实验测量方法研究极低雷诺数下超微型旋翼桨叶仿生运动参数对旋翼推进特性的影响规律,证实仿生运动流动控制对提高旋翼性能的有效性;同时,采用粒子成像测速方法实验测量旋翼桨叶截面处流体的速度、涡量云图;再结合数值仿真方法分析桨叶旋转运动和仿生运动耦合下引起的非稳态流动机制,揭示流动控制对超微型旋翼推进性能影响的机理,从而为超微型旋翼飞行器设计提供支撑。

中文关键词: 超微型旋翼;极低雷诺数;桨叶仿生运动;流动控制;流场实验测量

英文摘要: The research on the flight mechanism of Nano Air Vehicle (NAV) showed that the propulsive performance of nano rotor degradated dramatically due to the reduction of the flight Reynolds number. So how to improve the propulsive performance of nano rotor turns out to be a difficulty for NAV design. In our previous study, it was found that the bio-inspired motion of blade airfoil along the longitudinal axis of blade affected the flow field around the airfoil at ultra-low Reynolds number, as a result of which the aerodynamic performance of airfoil was enhanced. Therefore, a method is proposed to improve the performance of nano rotor by controlling the flow around the blade by virtue of the bio-inspired blade motion along the longitudinal axis. The research will be carried out with theoretical and experimental methods to find out the flow control mechanism. Firstly, the law of effect of bio-inspired blade motion parameters on the propulsive performance of nano rotor is to be studied experimentally at ultra-low Reynolds number. And the feasibility of improving the propulsive performance of nano rotor with the bio-inspired blade motion will be verified. In addition, Particle Image Velocimetry (PIV) method is to be used to measure the velocity and vorticity contour around the rotor blade sections with bio-inspired blade m

英文关键词: Nano rotor;ultra-low Reynolds number;bio-inspired blade motion;flow control;flow measurement

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